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在线式红外气体分析仪:基于红外光谱学原理的气体检测技术

更新时间:2023-11-01      点击次数:443

在线式红外气体分析仪是一种利用红外光谱学原理,对气体中的特定组分进行定量测量的仪器。红外光谱学原理是指不同的气体组分对不同波长的红外光有不同的吸收特性,因而可以通过测量气体对特定波长的红外光的吸收程度,来计算出气体的浓度。例如,CO2对4.26微米的红外光有很强的吸收,而O2对这个波长的红外光几乎没有吸收,所以可以用这个波长的红外光来测量CO2的浓度。

 

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在线式红外气体分析仪通常由光源、气室、滤光器、检测器和信号处理单元等部件组成。光源发出一定波长范围的红外光,通过气室后经过滤光器选择需要测量的组分的特征波长,然后被检测器接收并转换为电信号,最后由信号处理单元进行放大、校准和显示。

根据其使用的检测技术,在线式红外气体分析仪可分为非分散式红外气体分析仪(NDIR)和可调谐二极管激光气体分析仪(TDLS)。

NDIR是一种传统的红外气体分析技术,它使用固定波长的滤光器或干涉仪来选择需要测量的组分的特征波长,然后比较参考光束和特征波长的透射率差异,来计算出气体的浓度。NDIR适用于对CO2、CO、CH4、NO和SO2等多种常见气体组分的测量。下图是NDIR对这些组分的测量性能。

 

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NDIR具有结构简单、成本低廉、稳定性好等优点,但也存在灵敏度低、干扰大、不能同时测量多种组分等缺点。例如,在炼油过程中,需要同时监测CO2和H2S等酸性气体,以防止腐蚀和污染。但是CO2和H2S在4.26微米处都有较强的吸收峰,NDIR无法区分它们的浓度,需要使用其他技术来补充测量。

TDLS是一种新型的红外气体分析技术,它使用可调谐二极管激光器作为光源,可以在一个较宽的波长范围内扫描,并根据需要测量的组分的吸收谱线来选择最佳波长。TDLS可以实现对O2、CO、CH4、NH3、H2O等多种NIR(近红外)吸收气体的高精度测量。下图是TDLS对这些组分的测量性能。

 

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TDLS具有响应速度快、灵敏度高、干扰小、可同时测量多种组分等优点,但也存在成本高昂、需要专业维护等缺点。例如在高炉煤气中,需要同时监测CO和CH4等可燃性气体,以优化燃烧效率和安全性。由于TDLS可以在一个较宽的波长范围内扫描,可以同时选择CO和CH4的特征波长,从而实现对它们的同时测量。

在线式红外气体分析仪在各行各业都有着广泛的应用,例如:

在化工领域,可用于监测炼油过程中的CO2和H2S等酸性气体,以防止腐蚀和污染。

在冶金领域,可用于监测高炉煤气中的CO和CH4等可燃性气体,以优化燃烧效率和安全性。

在电力领域,可用于监测火力发电厂的烟道气中的CO2、NO和SO2等温室气体和污染物,以满足环保要求。

在环保领域,可用于监测城市大气中的CO、CH4、NH3等有害气体,以评估空气质量。

 

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以上是我对在线式红外气体分析仪的介绍,希望你能对这种仪器有一个更深入的了解。在线式红外气体分析仪具有高效、准确、灵活等特点,可以满足各种工业和环境领域的气体检测需求。在未来,在线式红外气体分析仪还将不断地创新和优化,如果你想了解更多的信息,请记得关注我们。

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